基于点云数据的单株毛竹建模精度及可视化分析

doi:10.13466/j.cnki.lyzygl.2020.06.012

林业资源管理 ›› 2020›› Issue (6): 72-78.doi: 10.13466/j.cnki.lyzygl.2020.06.012

基于点云数据的单株毛竹建模精度及可视化分析

王倩茹¹(), 何悦¹, 李海明², 李志南¹, 徐文兵¹^,³()

1.浙江农林大学环境与资源学院,杭州 311300
2.重庆交通大学土木工程学院,重庆 400074
3.同济大学测绘与地理信息学院,上海 200092

收稿日期:2020-09-07 修回日期:2020-10-26 出版日期:2020-12-28 发布日期:2021-01-26
通讯作者: 徐文兵
作者简介:王倩茹(2000-),女,山西运城人,在读学士,从事林业测绘方面的研究。Email: 1982989271@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金(41671449);浙江省公益技术研究项目(LGN18C160004);国家级大学生创新创业训练项目(201910341022)

Analysis on Accuracy and Visualization of Single Moso Bamboo Based on Point Cloud Data

WANG Qianru¹(), HE Yue¹, LI Haiming², LI Zhinan¹, XU Wenbing¹^,³()

1. College of Environmental and Resource Sciences,Zhejiang A&F University,Hangzhou,311300,China
2. School of Civil Engineering,Chongqing Jiaotong University,Chongqing 400074,China
3. College of Surveying and Geo-Informatics,Tongji University,Shanghai 200092,China

Received:2020-09-07 Revised:2020-10-26 Online:2020-12-28 Published:2021-01-26
Contact: XU Wenbing

摘要/Abstract

摘要：

应用Cyclone和Geomagic Studio软件进行毛竹点云数据的处理和三维重建,研究毛竹冠幅、胸径、竹高和枝下高等4个参数的模型误差及室内外点云数据建模的可视化效果。结果表明:1)毛竹模型4参数的平均绝对误差分别为38,0.5,189,6 mm;平均相对误差分别为1.450%,0.550%,1.775%,0.350%,精度均较高;2)在野外,枝叶较为茂密的毛竹冠层模型,叶片呈三角形且连续,但由于仪高与冠层顶部落差大,有分层现象,而当毛竹枝叶较稀疏时,分层现象消失,模型整体视觉效果良好,便于可视化分析;3)对室内静态的毛竹冠层和茎秆建模时,在视觉上能较为直观地展现冠层形态,其中稀疏冠层的模型效果优于茂密冠层;毛竹茎秆模型表面较为光滑,无孔洞,且不同粗细竹秆的建模效果差异性不大。

关键词: 三维激光扫描仪, 三维重建, 毛竹模型, 点云数据, 可视化

Abstract:

This paper tries to apply Cyclone and Geomagic Studio software for point cloud data processing and 3D reconstruction to study the model error of the four parameters of bamboo crown,breast diameter,height,branch height and the visual effect of indoor and outdoor point cloud data modeling.The results show that:1) the average absolute error of the four parameters of the bamboo model is 38,0.5,189,6(unit:mm) and the average relative error is 1.450%,0.550%,1.775% and 0.350% respectively,which are of high accuracy;2) In the wild,the leaves of the more dense bamboo crown models are triangular,continuous and there are layering phenomena,while when the bamboo leaves are sparse,there are no stratification phenomenon and the overall visual effect is good;3)When the indoor static bamboo crown and stalk is modeled,the crown shape can be shown visually,in which the model effect of sparse crown is better than that of the dense crown,and the surface of the bamboo stem model is smoother without holes.It also can be found that the difference of modeling effect among bamboo stem of various thicknesses is not significant.

Key words: 3D laser scanning, three dimensional reconstruction, bamboo model, point cloud data, visualization

中图分类号:

P232

王倩茹, 何悦, 李海明, 李志南, 徐文兵. 基于点云数据的单株毛竹建模精度及可视化分析[J]. 林业资源管理, 2020,(6): 72-78.

WANG Qianru, HE Yue, LI Haiming, LI Zhinan, XU Wenbing. Analysis on Accuracy and Visualization of Single Moso Bamboo Based on Point Cloud Data[J]. FOREST RESOURCES WANAGEMENT, 2020,(6): 72-78.

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表2

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参考文献 16

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参数	参考值/m	模型测量值/m	误差/mm
冠幅1	3.034	3.092	-58
胸径1	0.091	0.092	-1
竹高1	12.700	12.140	560
枝下高1	5.008	5.010	-2
冠幅2	1.802	1.826	-24
胸径2	0.054	0.054	0
竹高2	7.341	7.185	156
枝下高2	1.953	1.936	17
冠幅3	2.365	2.343	22
胸径3	0.089	0.088	1
竹高 3	7.025	7.032	-7
枝下高3	0.722	0.726	-4
冠幅4	2.877	2.830	47
胸径4	0.083	0.083	0
竹高 4	7.559	7.596	-37
枝下高4	2.066	2.065	1

参数	模型值与参考值互差/m	相对误差 /%	平均绝对误差/m	平均相对误差/%
冠幅1	0.058	1.9	0.038	1.450
冠幅2	0.024	1.3
冠幅3	-0.022	0.9
冠幅4	-0.047	1.7
胸径1	0.001	1.1	0.0005	0.550
胸径2	0.000	0.0
胸径 3	-0.001	1.1
胸径 4	0.000	0.0
竹高 1	-0.555	4.4	0.189	1.775
竹高2	-0.156	2.1
竹高3	0.007	0.1
竹高 4	0.037	0.5
枝下高 1	0.002	0.0	0.006	0.350
枝下高 2	-0.017	0.9
枝下高 3	0.004	0.5
枝下高4	-0.001	0.0

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